蔡 艷,趙家青,賀小雨,楊震峰,
(1.浙江萬里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院,浙江 寧波 315100;2.寧波出入境檢驗(yàn)檢疫局,浙江 寧波 315012)
隨著人們對(duì)食品安全問題的關(guān)注,來自包裝材料的二次污染日益受到重視。塑料包裝材料中的增塑劑向食品遷移是食品污染的重要來源之一,2005年的“保鮮膜風(fēng)波”、2011年的臺(tái)灣塑化劑污染食品事件以及2012年白酒塑化劑事件均是如此。聚氯乙烯,聚乙烯,聚偏氯乙烯作為3種最常用的食品包裝材料,通常需要添加一定量的增塑劑,以增加其延展性和柔軟度[1-2]。其中,鄰苯二甲酸酯和己二酸酯是食品包裝材料中應(yīng)用最廣泛的兩種增塑劑[1,3]。
鄰苯二甲酸酯類(phthalate acid esters,PAEs)屬環(huán)境內(nèi)激素,會(huì)對(duì)人體的生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)以及消化系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害,尤其以鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(bis-(2-ethylhexyl) phthalate,DEHP)、鄰苯二甲酸二丁酯(dibutyl phthalate,DBP)、鄰苯二甲酸二異丁酯(diisobutyl phthalate,DIBP)的應(yīng)用最為廣泛[1-7]。己二酸酯類增塑劑(adipate acid esters,AEs)是生物內(nèi)分泌干擾素,可干擾人體激素的分泌,且己二酸酯類中的己二酸二(乙基己基)酯(bis-(2-ethylhexyl) adipate,DEHA)屬于三類致癌物,在體內(nèi)長(zhǎng)期積累會(huì)導(dǎo)致畸形、癌變和致突變[8-11]。由于鄰苯二甲酸酯和己二酸酯與食品包裝材料并非以共價(jià)鍵相結(jié)合,因此與內(nèi)裝食品接觸時(shí),在一定時(shí)間、溫度、濕度、壓力等條件下會(huì)釋放并遷移至食品中,并隨食品而轉(zhuǎn)移至人體內(nèi),對(duì)人體構(gòu)成危害[12-17]。近年來,在與塑料包裝材料相接觸的肉、橄欖油、水等食物中均檢測(cè)出了鄰苯二甲酸酯和己二酸酯[18-21]。因此,很多國(guó)家和組織紛紛出臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī),明確指出食品包裝材料中鄰苯二甲酸酯和己二酸酯的最大使用量和遷移限量,如最新歐盟法規(guī)2011/10/EC(食品接觸塑料及容器)中規(guī)定DEHP的含量和遷移量必須小于0.1%和1.5 mg/kg,食品包裝材料中DEHA向食品中的遷移量必須小于18 mg/kg(食品中)[22];我國(guó)已出臺(tái)的GB 9685—2008《食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中限制DEHP、DBP、鄰苯二甲酸丁基芐基酯(benzylbutyl phthalate,BBP)、DEHA等的使用[23];GB/T 21911—2008《食品中鄰苯二甲酸酯的測(cè)定》對(duì)食品中鄰苯二甲酸酯的管控達(dá)到16 種[24]。
日常生活中食用油通常由塑料桶包裝,由于食用油長(zhǎng)時(shí)間的浸泡、摩擦以及溶解等物理作用,使得塑料包裝材料中鄰苯二甲酸酯和己二酸酯逐步向食用油遷移,且貯藏的溫度越高,其遷移的風(fēng)險(xiǎn)提高。因此,本實(shí)驗(yàn)采用有機(jī)溶劑超聲萃取法,利用氣相色譜-質(zhì)譜-選擇離子監(jiān)測(cè)技術(shù)(gas chromatography-mass spectrometry-selected ion monitoring,GC-MS-SIM)檢測(cè)食用油中鄰苯二甲酸酯和己二酸酯,外標(biāo)法測(cè)定食用油中鄰苯二甲酸酯和己二酸酯的含量,并研究其在不同溫度條件下的定量遷移規(guī)律,為控制食品安全生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)過程中鄰苯二甲酸酯和己二酸酯的污染提供理論依據(jù)和方法。
某品牌食用玉米油 PET塑料桶裝(1 L) 市售;16 種鄰苯二甲酸酯混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液(1 000 μg/mL):鄰苯二甲基二甲酯(dimethyl phthalate,DMP)、鄰苯二甲基二乙酯(diethyl phthalate,DEP)、鄰苯二甲酸二異丁酯(DIBP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二(2-甲氧基)乙酯(bis-(2-methoxyethyl) phthalate,DMEP)、鄰苯二甲酸二(4-甲基-2-戊基)酯(bis-(4-methyl-2-pentyl) phthalate,BMPP)、鄰苯二甲酸二(2-乙氧基)乙酯(bis-(2-ethoxyethyl) phthalate,DEEP)、鄰苯二甲酸二戊酯(dipentyl phthalate,DPP)、鄰苯二甲酸二己酯(dihexyl phthalate,DHXP)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯、鄰苯二甲酸二(2-丁氧基)乙酯(bis-(2-nbutoxyethyl) phthalate,DBEP)、鄰苯二甲酸二環(huán)己酯(dicyclohexyl phthalate,DCHP)、鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、鄰苯二甲酸二苯酯、鄰苯二甲酸二正辛酯(di-n-octyl phthalate,DNOP)、鄰苯二甲酸二壬酯(dinonyl phthalate,DNP)、己二酸二(2-乙基己基)酯 德國(guó)Dr.Ehrenstorfer公司;己二酸二乙酯(diethyl adipate,DEA)、己二酸二丁酯(dibutyl adipate,DBA) 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;己二酸二異丁酯(bis-(2-methylpropyl) adipate,DIBA)、己二酸二(2-丁氧基乙基)酯(bis-(2-butoxyethyl) adipate,BBOEA)上海梯希愛化成工業(yè)發(fā)展有限公司;正己烷(色譜純)美國(guó)Honeywell公司;乙酸乙酯、環(huán)己烷、甲醇、乙腈(均為色譜純) 美國(guó)Mreda公司。
DSQⅡ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國(guó)賽默飛世爾科技有限公司;KQ-300GVDV超聲清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;KL512氮吹儀 北京康林科技有限公司;THZ-82B往復(fù)式氣浴恒溫振蕩器 金壇市科析儀器有限公司。
1.3.1 鄰苯二甲酸酯和己二酸酯標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制
取5 種己二酸酯標(biāo)準(zhǔn)品,用正己烷稀釋定容,配制成質(zhì)量濃度1 000 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,置于4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩⒓憾狨?biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液和16 種鄰苯二甲酸酯混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,用正己烷依次配成質(zhì)量濃度為0.1、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列,于GC-MS分析測(cè)定。
1.3.2 玻璃器皿處理方法
為避免實(shí)驗(yàn)器皿中鄰苯二甲酸酯和己二酸酯的污染,實(shí)驗(yàn)過程使用玻璃器皿,并且所有玻璃器皿經(jīng)過超純水淋洗3 次,丙酮超聲,200 ℃烘烤2 h,冷卻至室溫備用。
1.3.3 樣品前處理
樣品前處理參照GB/T 21911—2008《食品中鄰苯二甲酸酯的測(cè)定》,并對(duì)提取溶劑作出修改。取食用油樣品4.0 g于玻璃試管中,加入6.00 mL乙腈,超聲10 min后取出靜置,取上清液,重復(fù)上述步驟2 次,氮吹吹干,加入1 mL正己烷漩渦10 s,0.45 μm有機(jī)濾膜過濾后于GC-MS分析,平行3 次測(cè)樣。
1.3.4 色譜條件
色譜柱:TG-5MS石英毛細(xì)柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);升溫程序:80 ℃保持2 min,以20 ℃/min升至200 ℃,保持2 min,以5 ℃/min升至280 ℃,保持5 min;載氣(He)流速1.0 mL/min;進(jìn)樣量1.0 μL;不分流進(jìn)樣。
1.3.5 質(zhì)譜條件
電子電離(electron ionization,EI)源;電子能量70 eV;傳輸線溫度250 ℃;離子源溫度250 ℃;選擇離子監(jiān)測(cè)模式,監(jiān)測(cè)離子(m/z):45、57、59、104、111、129、149、163、185、225;溶劑延遲5 min。
1.3.6 遷移溫度的選擇及遷移規(guī)律研究
由于在室溫條件下,塑料桶裝中鄰苯二甲酸酯和己二酸酯在儲(chǔ)藏、運(yùn)輸過程中大部分已轉(zhuǎn)移入食用油中,因此在遷移實(shí)驗(yàn)中考察在30、40、50 ℃和60 ℃條件下,食用油中PAEs和AEs遷移量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。將食用油樣品置于30、40、50 ℃和60 ℃的氣浴恒溫振蕩器中封口靜置保存,每隔3 d取樣,按照1.3.3節(jié)和1.3.5節(jié)方法定期檢測(cè)食用油中PAEs和AEs的含量,進(jìn)行3 次平行實(shí)驗(yàn),結(jié)果取平均值。
以鄰苯二甲酸酯和己二酸酯總含量為研究對(duì)象,考察提取溶劑對(duì)增塑劑提取率的影響。稱取食用油4.0 g左右于玻璃試管中,分別加入V(乙酸乙酯)∶V(環(huán)己烷)=1∶1、乙酸乙酯、正己烷、乙腈、甲醇提取溶劑10.00 mL,按1.3.3節(jié)方法進(jìn)行處理后于GC-MS分析。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)V(乙酸乙酯)∶V(環(huán)己烷)=1∶1、乙酸乙酯和正己烷與食用油樣品超聲后有部分相溶,乙腈、甲醇萃取得到食用油樣品中鄰苯二甲酸酯和己二酸酯的平均總含量分別為0.323 5、0.253 μg/g,因此后續(xù)實(shí)驗(yàn)選用乙腈作為食用油中鄰苯二甲酸酯和己二酸酯的有機(jī)提取劑。
以鄰苯二甲酸酯和己二酸酯總含量為研究對(duì)象,考察料液比對(duì)提取率的影響。稱取食用油4.0 g左右于玻璃試管中,每次加入2.0、4.0、6.0、8.0、10.0 mL乙腈,按1.3.3節(jié)方法進(jìn)行處理后于GC-MS分析,結(jié)果如圖1所示。
圖1 物料比對(duì)鄰苯二甲酸酯和己二酸酯總含量的影響Fig.1 Effect of ratio of oil to acetonitrile on the summed amount of PAEs and AEs
隨提取溶劑的比例上升,樣品中鄰苯二甲酸酯和己二酸酯總量的提取率升高,當(dāng)物料比達(dá)到1∶3后1 g食用油樣品中PAEs和AEs提取總量上升趨緩,甚至由于體積增大而略降低了PAEs和AEs的回收率,考慮到乙腈對(duì)環(huán)境的毒性,因此,選用1∶3(g/mL)作為食用油中鄰苯二甲酸酯和己二酸酯總量的最佳料液比。
采用峰面積外標(biāo)法定量,以質(zhì)量濃度(0.1、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 μg/mL)為橫坐標(biāo),峰面積為縱坐標(biāo),建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用選擇離子監(jiān)測(cè)模式(GC-MSSIM)測(cè)定21 種鄰苯二甲酸酯和己二酸酯,其總離子流色譜圖見圖2。各組分的色譜峰分離效果較好,根據(jù)RSN=3和RSN=10得到各物質(zhì)的檢出限(limit of detection,LOD)和定量限(limit of quantification,LOQ)。21 種鄰苯二甲酸酯和己二酸酯的保留時(shí)間、線性方程、相關(guān)系數(shù)(R2)、檢出限以及定量限見表1。
圖2 鄰苯二甲酸酯和己二酸酯總離子流色譜圖Fig.2 Total ion current chromatogram of PAEs and AEs
表1 鄰苯二甲酸酯和己二酸酯線性回歸方程及檢出限Table 1 Recoveries, LODs and LOQs of PAEs and AEs
通過在4.0 g食用油中添加100 μL質(zhì)量濃度1.0 μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,按照1.3.3節(jié)方法進(jìn)行前處理后,在1.3.4節(jié)和1.3.5節(jié)條件下進(jìn)行檢測(cè),計(jì)算回收率。由表2可知,樣品加標(biāo)回收率在82.74%~111.01%之間,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.56%~6.01%之間,能夠滿足樣品測(cè)試要求。
表2 21 種鄰苯二甲酸酯和己二酸酯的加標(biāo)回收率和精密度(n=3)Table 2 Recoveries and precision (expressed as RSD) of 21 PAEs and AEs (n=3)
根據(jù)本研究建立的測(cè)定方法對(duì)市售食用油樣品進(jìn)行檢測(cè),對(duì)照標(biāo)樣色譜圖,檢出桶裝食用油中的酯類有:DMP、DBP、DEHP和DEHA。
實(shí)驗(yàn)考察了食用油在30、40、50 ℃和60 ℃條件下,DMP、DBP、DEHP和DEHA的遷移量隨時(shí)間的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)DEHA在不同溫度條件下,遷移量隨時(shí)間變化不明顯,在不同溫度條件下,DEHA含量分別從0.011 4 μg/g增加至0.012 2 μg/g(30 ℃),0.012 1 μg/g增加至0.012 6 μg/g(40 ℃),0.010 2 μg/g增加至0.010 4 μg/g(50 ℃),0.010 1 μg/g增加至0.010 6 μg/g(60 ℃),說明溫度對(duì)DEHA的遷移量影響不大,DEHA在室溫條件下已趨于遷移平衡,而DMP、DBP和DEHP在不同溫度條件下遷移量較為明顯,結(jié)果如圖3所示。
由圖3可以看出,在不同接觸溫度條件下,DMP、DBP和DEHP的遷移量均有呈上升趨勢(shì),接觸溫度相同,接觸時(shí)間越長(zhǎng),遷移量越大,說明隨著時(shí)間延長(zhǎng),塑料包裝材料中DMP、DBP和DEHP溶出量增加。由圖3A可知,DMP的含量分別從0.167 μg/g增加至0.231 2 μg/g(30 ℃),0.169 μg/g增加至0.301 2 μg/g(40 ℃),0.198 μg/g增加至0.311 2 μg/g(50 ℃),0.218 μg/g增加至0.313 μg/g(60 ℃),DMP在30、40 ℃和50 ℃條件下于9 d左右基本趨于平衡,在60 ℃條件下,于3 d左右基本趨于遷移平衡(0.301 μg/g),說明溫度升高,DMP在塑料包裝材料和油樣之間的平衡時(shí)間縮短。由圖3B可知,DBP在不同溫度條件下,遷移量隨時(shí)間變化趨勢(shì)較為明顯,且在0~15 d期間,由于塑料包裝材料和油樣之間增塑劑濃度的差異,DBP的遷移速率較大,遷移量增長(zhǎng)迅速。隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng),遷移變得較為緩慢,遷移量的變化幅度減小。DBP在60 ℃條件下,第9天時(shí),DBP的含量已達(dá)到0.51 μg/g,其值已超過了EC規(guī)定的總遷移量上限0.3 mg/kg。由圖3C可知,DEHP在不同溫度條件下,遷移量隨時(shí)間變化趨勢(shì)與DBP基本相似,溫度升高,遷移量增加,在第18天時(shí)趨于遷移平衡,達(dá)到0.844 9 μg/g。
圖3 DMP、DBP、DEHP在不同溫度條件下遷移趨勢(shì)Fig.3 Migration amounts of DMP, DBP and DEHP at different temperatures
本實(shí)驗(yàn)采用超聲溶劑提取法提取塑料桶裝食用油中的鄰苯二甲酸酯和己二酸酯,并建立GC-MS-SIM分析方法同時(shí)檢測(cè)鄰苯二甲酸酯和己二酸酯,該方法具有前處理簡(jiǎn)單、選擇性好、回收率高、定量準(zhǔn)確等特點(diǎn),并研究不同溫度條件下食用油中PAEs和AEs的遷移量,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)食用油在長(zhǎng)期運(yùn)輸和儲(chǔ)藏過程中存在PAEs和AEs的溶出隱患,且食用油中的PAEs和AEs還與儲(chǔ)存溫度以及時(shí)間有關(guān),接觸溫度越高,接觸時(shí)間越長(zhǎng),塑料包裝材料中的PAEs和AEs遷移的風(fēng)險(xiǎn)提高,但基本低于食品中PAEs和AEs的限量標(biāo)準(zhǔn)。
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